水泵课程设计

泵与泵站课程设计《设计说明》《泵与泵站》课程设计任务书本课程设计的任务是根据所给定的原始资料设计某城市新建给水工程的送水泵房。一、设计目的本课程设计的主要目的是把《泵与泵站》中所获得的理论知识加以系统化，并应用于设计工作中，使所学知识得到巩固和提高，同时培养同学们有条理地创造性地处理设计资料的独立工作能力。二、设计基本资料1、某城市最高日用水量为4万m3/d，时变化系数Kh=1.6，日变化系数Kd=1.3，管网起点至最不利点水头损失为12m，最不利点地面标高为20m，楼房一般四层（服务水头20m），泵站至管网起点设两条输水管（均为铸铁管），每条长500m，管径500mm，泵站处地面标高为17.2m，吸水井最高水位17.70m，最低水位14.20m，按一处火灾核算，消防流量30L/s，发生火灾时管网起点至最不利点水头损失为17.50m，管网中无水塔。2、地区气象资料可根据设计需要由当地气象部门提供。3、水厂为双电源进行。三、工作内容及要求本设计的工作内容由两部分组成：1、说明说2、设计图纸其具体要求如下：1、说明书（1）设计任务书（2）总述（3）水泵设计流量及扬程（4）水泵机组选择（5）吸、压水管的设计（6）机组及管路布置（7）泵站内管路的水力计算（8）辅助设备的选择和布置（9）泵站各部分标高的确定（10）泵房平面尺寸确定2、设计图纸根据设计计算成果及取水构筑物的布置草图，按工艺初步设计要求绘制送水泵房平面图、剖面图及机组大样图，图中应绘出各主要设备、管道、配件及辅助设备的位置、尺寸、标高。泵站建筑部分可示意性表示或省略，在图纸上应列出泵站主要设备及管材配件的等材料表。1、总述（1）城市最高日用水量为40000m?/d，消防水量按30L/s考虑。（2）吸水井最高水位标高为17.70m，最低水位标高为14.20m。（3）管网最不利点地面标高为20.00m，管网起点至最不利点水头损失为12.00m，消防时为17.50m。2、水泵机组的选择（1）水泵设计流量及扬程Q=740.74(L/s)H=HST’+Hsev+Σh输+Σh网+Σhp+安全水头因为有两条输水管，所以单管流量，查得1000i=9.3785，Σh输=5.16m所以H=46.96m（2）选择水泵型号为了在用水量减少时进行灵活调度，减少能量浪费，利用水泵综合性能图选择几台水泵并联工作来满足最高时用水流量和扬程需要，而在用水量减小时，减少并联水泵台数或单泵运行供水都能保持在各水泵高效段工作。当Q=30L/s时，泵站内水头损失甚小，此时输水管和配水管网中水头损失也较小，假定三者之和为2m，则相应的水泵的扬程为：根据Q=740.74L/s，H=46.96m和Q=30.00L/s，H=29.80m，在水泵综合性能图上确定两点连接成参考管道特性曲线，选取与参考管道特性曲线相交的水泵并联。通过比较，选用两台14Sh-13，一台12Sh-9B型水泵并联，且选用一台14Sh-13型水泵为备用泵（见表1）。表1水泵性能水泵型号流量/(L/s)扬程/m转速/(r/min)轴功率/kW效率/%允许吸上真空度值Hs/m重量Wp/kg12Sh-9B140~2327.2~37147082.5~10878~824.577314Sh-13270~41050~371470164~18079~843.51000即管道特性曲线方程为将水泵特性曲线及管道特性曲线均绘于坐标纸上，检验其效率，得出结论：上述方案可行。（3）电机配置查给排水设计手册第11册，采用水泵厂家指定的配套电机，见表2表2电机配置水泵型号轴功率/kW转速/(r/min)电机型号电机功率/kW重量Wm/kg12Sh-9B82.5~1081480JS-115-413597014Sh-13164~1801480JS-127-426015203、机组布置和基础设计（1）机组布置采用单行顺列布置，便于吸、压管路直进直出布置，减少水力损失，同时也可简化起吊设备。（2）基础尺寸基础根据厂家提供样本，12Sh-9B型和14Sh-13型水泵均不带底座，其基础尺寸按水泵、电机安装尺寸提供的数据确定，见表3。表3基础尺寸水泵型号L4/mmL6/mmL8/mmB3/mmb/mmL/mmB/mmH/mm12Sh-9B3209445905206202254102094814Sh-13600893650600710254311101116其中L=L4+L6+L8+400，，W=Wp+Wm，2400kg/m?。4、吸水管路和压水管路设计（1）管路布置根据当地条件，泵房选用半地下式。每台水泵设有独立的吸水管直接从吸水井吸水，各泵压水管出泵房后，在闸阀井内以横向联络管相接，且以两条总输水管送至管网。由后续计算、设计得知，吸水井中最高水位为17.70m，此时水泵为自灌式引水，吸水管上设闸阀，以便停泵检修时使用。吸水井最低水位为14.20m，此时水泵为吸入式引水，需要相应的引水设备，管路布置如右图。（2）管径计算一台水泵单独工作时，其流量为水泵吸水管和压水管所通过的最大流量，根据单泵运行流量初步选定吸水管和压水管管径，计算结果见表4表4吸水管和压水管管径计算水泵型号流量/(L/s)吸水管压水管管径/mm流速/(m/s)1000i管径/mm流速/(m/s)1000i12Sh-9B2705001.3754.954002.1516.114Sh-134306001.524.815002.1912.6由图1可知，横向联络管的流量应为两台大泵并联流量Q=690L/s，取d=600mm，则v=2.44m/s，1000i=12.4；每条输水管按最大总流量的75%考虑，即Q=690×0.75=517.5L/s，取d=500mm，v=2.64m/s，1000i=18.5。（3）管路附件选配附件见表5横向联络管与输水管选用Z41T-10型闸阀，DN500，L=540mm，W=681kg。5、泵房机器间布置表5管路附件选配12Sh-9B14Sh-13名称型号规格主要尺寸名称型号规格主要尺寸喇叭口DN500D1=700喇叭口DN600D1=800钢制，H600钢制，H60090°弯头DN500R=500mmL=500mm90°弯头DN600R=600mmL=600mm手动蝶阀D40X-0.5DN500L=225mmW=112kg摇杆传动蝶阀D3T41X-6-10DN600L=390mmW=544kg偏心减缩管DN500×300L=810mm偏心减缩管DN600×350L=840mm同心渐扩管DN300×400L=790mm同心渐扩管DN350×500L=830mm球形补偿DN400L=700mm球形补偿DN500L=844mm缓闭止回阀HH44T-10DN400L=900mm缓闭止回阀HH44T-10DN500L=1100mm电动蝶阀DX941X-10DN400L=310mmW=450k电动蝶阀DX941X-10DN500L=350mmW=600kgg90°弯头DN400R=400mmL=400mm90°弯头DN500R=500mmL=500mm同心渐扩管DN400×500L=260mm十字管DN500L=1000mm（1）机器间长度因为电机功率大于55KW，故基础间距取1.5m，基础与墙壁间距离取1.4m,。除4台水泵外，机器间右端按最大一台机组布置，设一块检修场地，平面尺寸为4.0m×3.0m，故得机器间总长度为：（2）机器间宽度吸水管蝶阀距墙取1m，压水管蝶阀一侧留1.2m宽的管理管路，水泵基础与墙壁净距按水管配件安装的需要确定，故机器间宽度为：综上，所以机器间平面尺寸最后确定为长20m，宽11m。6、吸水井设计吸水井尺寸应满足安装水泵吸水管进口喇叭口的要求。吸水井最低水位：Hmin=14.2m水泵吸水管进口喇叭口大头直径D≥（1.3~1.5）d，取1.33×600=800mm水泵吸水管进口喇叭口长度L≥（3.0~7.0）×（D－d），取3.0×（800－600）＝600mm喇叭口距吸水井井壁距离≥（0.75~1.0）D，取1.0×800=800mm喇叭口之间距离≥（1.5~2.0）D，取2.0×800=1600mm喇叭口距吸水井井底距离≥0.8D，取700mm喇叭口淹没水深h≥（0.5~1.0）m，取1.0m吸水井井底标高：14.20－1.0－0.7＝12.5m吸水井高度为：17.70＋0.50－12.50＝5.7m吸水井长度为：800×2＋800×4＋1600×3＝9600mm吸水井宽度为：800×2＋800＝2400mm所以，初定吸水井长度为9600mm，宽度为2400mm，吸水井高度为5700mm。因为吸水井中蓄水量要满足最大泵3min抽水量，即430×3×60＝77400L＝77.4m?，而初定吸水井枯水期蓄水量为（14.20－12.50）×9.60×2.40＝39.17m?，故初定吸水井面积不满足用水需要，调整为长20000mm，宽4000mm。7、泵站内管路的水力计算取最不利路线，如右图所示，按大泵计算（1）吸水管路中水头损失Σhs:吸水管路沿程损失为0.02m吸水管路局部水头损失Σhls计算结果见表6。表6吸水管路局部水头损失计算管道直径/mm管件阻力系数ζ最大流量/（L/s）流速v/（m/s）水头损失/m600喇叭口0.564301.520.06690°弯头1.014301.520.119蝶阀0.154301.520.018600×350偏心减缩管0.204304.470.204合计Σhls=0.407吸水管路水头损失为0.43m（2）压水管路水头损失Σhd：压水管路沿程损失为0.16m压水管路局部水头损失Σhd计算见表7。表7压水管路局部水头损失计算管道直径/mm管件阻力系数ζ最大流量/（L/s）流速v/（m/s）水头损失/m350×500渐扩管0.214304.470.214500止回阀1.74302.190.416蝶阀0.154302.190.03790°弯头0.964302.190.235十字管0.24302.190.0492×闸阀0.064302.190.029合计0.98压水管路总水头损失1.14m∴水泵实际扬程枯水位时：Hmax=（20－14.2）+20+5.16+12+1.57+2=46.53m洪水位时：Hmin=（20－17.7）+20+5.16+12+1.57+2=43.03m8、消防校核H=（20－14.2）+10+5.16+12+1.57+2=42.03mQ=740.74+30=770.74L/s在坐标纸上描出此点可知无需备用泵。9、水泵安装高度的确定按大泵计：Hss≦2.04m取Hss为1.8m。10、辅助设备的选择（1）起重设备：最大起重量为1520+340=1860kg选用DL型3t单梁桥式起重机，MDI3-9D型电动葫芦，起升高度为9m。（2）真空泵：排气量：Q=O.38m?/minHv=266mmHg选用SZ-2型真空泵两台，一备一用。（3）排水设备：选用50QWDL-15潜水排污泵两台，一备一用，设排水沟。（4）通风设备：采用自然通风。11、泵房各部分标高的确定因Hss定为1.50m，枯水位标高为14.20m，所以进水管标高为14.20+1.50=15.70m。由14Sh-13型水泵外形尺寸中可查得泵轴至基础顶面距离H1=620mm，泵轴中心线高于进水管管中心距离H3为320mm，所以进水管管中心至基础顶面的距离为H1－H3＝300mm所以泵基础顶面标高＝泵进水管标高－（H1－H3）＝15.40mm基础高出泵房底按0.2m计，可得泵房室内地坪高程为15.40－0.20＝15.20m泵房室内地坪高程为15.20m，室外地面高程为17.20米，故泵房为半地下式。地下部分高度为17.20－15.20＝2.00m。最高设备JS-127-4至室内地坪高度：取吊物底部至最高一台机组顶距f＝0.5m，则g+f=1.86m泵房绝对高度为：H=(n+h2+h+d+e+f+g)=0.1+0.65+1.15+1.2×（2.676－1.291+0.99+0.5